Emergence naturelle des sous-groupes normaux
Bonjour,
J'essaie de faire apparaître naturellement la notion de sous-groupe normal lors de la construction des groupes quotients mais je coince.
Soit $G$ un groupe et $\sim$ une relation d'équivalence sur $G$ compatible avec la loi de $G$. Soit $H$ la classe d'équivalence de l'élément neutre $e$ de $G$. On montre que $H$ est un sous-groupe de $G$. Ensuite, soit $(x,y) \in G^2$ tel que $x \sim y$. Puisque la relation est compatible à gauche on a $e \sim x^{-1}y$ ssi $x^{-1}y \in H$. Ainsi il existe donc $h \in H$ tel que $x = yh^{-1}$. De même et du fait de la compatibilité à droite il existe $h' \in H$ tel que $x = h'y$ et on déduit donc $ yh^{-1} = h'y$.
Voici mon problème. Avec cette discussion j'ai atteint (enfin je crois) : $\forall y \in G, \exists h \in H, yhy^{-1} \in H$ alors que je voulais évidemment atteindre : $\forall y \in G, \forall h \in H, yhy^{-1} \in H$ pour montrer que les relations d'équivalence sur $G$ compatibles avec la loi de $G$ sont de la forme $x^{-1}y \in H$ avec $H$ normal dans $G$ (la réciproque ne me pose pas de problème).
Où est mon erreur et comment j'atteins mon but ?
Merci.
J'essaie de faire apparaître naturellement la notion de sous-groupe normal lors de la construction des groupes quotients mais je coince.
Soit $G$ un groupe et $\sim$ une relation d'équivalence sur $G$ compatible avec la loi de $G$. Soit $H$ la classe d'équivalence de l'élément neutre $e$ de $G$. On montre que $H$ est un sous-groupe de $G$. Ensuite, soit $(x,y) \in G^2$ tel que $x \sim y$. Puisque la relation est compatible à gauche on a $e \sim x^{-1}y$ ssi $x^{-1}y \in H$. Ainsi il existe donc $h \in H$ tel que $x = yh^{-1}$. De même et du fait de la compatibilité à droite il existe $h' \in H$ tel que $x = h'y$ et on déduit donc $ yh^{-1} = h'y$.
Voici mon problème. Avec cette discussion j'ai atteint (enfin je crois) : $\forall y \in G, \exists h \in H, yhy^{-1} \in H$ alors que je voulais évidemment atteindre : $\forall y \in G, \forall h \in H, yhy^{-1} \in H$ pour montrer que les relations d'équivalence sur $G$ compatibles avec la loi de $G$ sont de la forme $x^{-1}y \in H$ avec $H$ normal dans $G$ (la réciproque ne me pose pas de problème).
Où est mon erreur et comment j'atteins mon but ?
Merci.
Réponses
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Ta relation c'est $r(x,y) = 1$ si $x^{-1} y \in H$, $r(x,y) = 0$ sinon
$r(x,y) = 1$ si $y \in xH$, $r(x,y) = 0$ sinon
(si $H$ est bien un groupe alors) $r(x,y) = 1$ si $yH = xH$, $r(x,y) = 0$ sinon
$r$ satisfait bien $r(x,y) = r(y,x)$ et $\forall g, r(x,y)=r(gx,gy) $.
Par contre pour que $\forall g, r(x,y)=r(xg,yg)$ il faut que ...
Ensuite la construction du groupe quotient je l'écris comme ça : si $H$ est un sous-groupe tel que $\forall x, xH = Hx$ alors $G/H$ est le groupe donc les éléments sont de la forme $xH$ avec la loi de groupe $(xH)(yH) = x(Hy ) H = x y HH = (xy)H$.
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